AgroMet-Monitor: Raumzeitliches Monitoring agrarmeteorologischer Parameter für Österreich (Teil der vom Klima- und Energiefonds geförderten Forschungsprojekte AgroDroughtAustria und ADAPT-CATMILK)
Projektleitung
Andreas Schaumberger
Forschungseinrichtung
LFZ Raumberg-Gumpenstein
Projektnummer
101016Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
Allgemeine Projektinformationen
Abstract (deutsch)
Berechnung und Visualisierung von räumlichen Informationen zur Trockengefährdung in Österreich, abgestimmt auf wichtige Kulturarten
Aufbau eines räumlichen Datenbestandes meteorologischer Parameter für klimatologisch relevante Zeiträume und Anpassung bestehender Modelle zur Berechnung der Bodenwasserbilanz und Implementierung von Trockenindizes sowie
Statistische Auswertung der aufbereiteten langjährigen Wetterdaten zur Ermittlung von Trockenrisiken auf regionaler Ebene
Verwendung der aufbereiteten Wetterdaten zur Schätzung von Grünlanderträgen und deren Trends hinsichtlich wechselnder Witterungsbedingungen sowie auf Basis von Klimaszenarien
Bereitstellung der Ergebnisse über aktuelle Entwicklungen (Monitoring) und kurzfristigen Vorhersagen von Trockenheit über das Geoportal Agrar-GIS des BMLFUW
Aufbau eines räumlichen Datenbestandes meteorologischer Parameter für klimatologisch relevante Zeiträume und Anpassung bestehender Modelle zur Berechnung der Bodenwasserbilanz und Implementierung von Trockenindizes sowie
Statistische Auswertung der aufbereiteten langjährigen Wetterdaten zur Ermittlung von Trockenrisiken auf regionaler Ebene
Verwendung der aufbereiteten Wetterdaten zur Schätzung von Grünlanderträgen und deren Trends hinsichtlich wechselnder Witterungsbedingungen sowie auf Basis von Klimaszenarien
Bereitstellung der Ergebnisse über aktuelle Entwicklungen (Monitoring) und kurzfristigen Vorhersagen von Trockenheit über das Geoportal Agrar-GIS des BMLFUW
Schlagwörter (deutsch)
Trockenmonitoring, Klimaveränderung, Agrarmeteorologie, Bodenwasserbilanz, Grünlandertrag, GIS
Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)
Titel (englisch)
Spatiotemporal Monitoring of Agrometeorological Parameters for Austria
Abstract (englisch)
The project focuses on the spatial implementation of existing models (SpatialGRAM and SoilClim) to identify and visualize crop specific drought and heat stress. A geodatabase of long-term meteorological parameters will be built as a background for trend and risk analysis, monitoring and forecasting of drought on a regional scale. Well-defined interfaces between spatial datasets and calculation procedures have to be built to consider historical data as well as current and forecast weather information (INCA). Because INCA data are available only for the past 10 years, continuous surfaces of daily weather data have to be prepared for the years before. They are generated from daily weather observations at stations by state of the art geostatistical interpolation methods combined with extensions to consider the complex terrain of Austria. On the base of these data a long-term trend analysis of grassland yield will be calculated by using SpatialGRAM to evaluate the effect of climate on Austrian grassland productivity. Additionally, data of a climate scenario will be prepared and applied by SpatialGRAM to get information about the vulnerability of grassland due to climate change. The results of monitoring and short forecasting of drought risk will be published on maps via the geoportal Agrar-GIS at the homepage of the Ministry of Life.
Projektziele
Im Vergleich zu anderen extremen Witterungsereignissen wie beispielsweise Hagel, Stürme, Starkniederschläge usw. ist die Beschreibung von Trockenheit um einiges schwieriger. Schon bei der Definition gibt es Unterschiede, welche sich hauptsächlich auf die Wirkung beziehen; so gibt es eine meteorologische, eine landwirtschaftliche, eine hydrologische oder auch sozio-ökonomische Dimension von Dürre. Im vorliegenden Projekt steht die Beschreibung der landwirtschaftlich relevanten Trockenheit im Vordergrund, wobei sich Trockenstress auf die verschiedenen Kulturen unterschiedlich auswirkt und deshalb auch eine differenzierte Berücksichtigung der Kulturart erfolgt. Mit Hilfe eines einfachen Bodenwasserbilanzmodells werden Defizite in der Wasserversorgung identifiziert und auf die jeweilige Kulturart abgestimmt. Der Verlauf des Bodenwassergehaltes über eine definierte Periode hinweg zeigt das Auftreten von Trockenheit mit der jeweiligen Intensität.
Primäres Ziel des Projektes ist die Identifikation der so ermittelten kulturartenspezifischen Trockenheit und die Darstellung deren Intensität mit Hilfe eines GIS. Um möglichst zeitnahe Ergebnisse mit einen Ausblick in die unmittelbare Zukunft (einige Tage) generieren zu können, müssen aktuelle Wetterdaten bzw. Vorhersagedaten in das System einfließen. Geographische Karten sollen Auskunft darüber geben, wo und in welcher Intensität gerade Trockenheitsgefährdung herrscht und wie sich diese räumlich verändert.
Zusätzlich zu den aktuellen Wetterinformationen wird im Hintergrund mit Hilfe einer langjährigen Datenreihe die regionale Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Trockenheit ermittelt und in die Vorhersage mit einbezogen. Die für statistische Auswertungen notwendige Zeitreihe von räumlich aufbereiteten Wetterdaten umfasst zumindest eine Klimanormalperiode (30 Jahre). Diese mit hohem Aufwand herzustellende Datenbasis, ist nicht nur für das zu beantragende Projekt maßgeblich, sondern auch für andere Forschungsaktivitäten nutzbar. Die Erstellung eines derartigen Datenbestandes ist Sekundärziel des vorliegenden Projektes.
Der langjährige Datenbestand wird zusammen mit den Daten eines Klimaszenarios dafür verwendet, um mit dem im Projekt GT-Hartberg entwickelten Modell SpatialGRAM die Grünlanderträge über mehrere Klimanormalperioden zu berechnen. Ziel ist es, den Einfluss des Klimas bzw. von Klimatrends auf den Ertrag des österreichischen Wirtschaftsgrünlandes zu analysieren. Zusammen mit den langjährigen Wetterdaten lässt sich so die Vulnerabilität der verschiedenen Regionen Österreichs hinsichtlich landwirtschaftlicher Trockenheit erfassen und als Übersicht darstellen.
Die Aktivitäten des vorliegenden Projektes sind Teil der ACRP-Projekte AgroDroughtAustria und ADAPT-CATMILK und decken die dort angegebenen Eigenleistungsanteile ab. Ziel von AgroDroughtAustria ist die Schaffung einer wissenschaftlichen Basis für ein Trockenmonitoring- und Vorhersagesystem als Grundlage für eine operationelle Umsetzung. Aufgabe in ADAPT-CATMILK ist die Anwendung langjähriger Klimadaten zur Berechnung von Grünlanderträgen mit Hilfe des Schätzmodells SpatialGRAM. Über die in den beiden ACRP-Projekten durchzuführenden Tätigkeiten hinausgehend, werden im vorliegenden Projekt alle administrativen und technischen Maßnahmen umgesetzt, welche die Inbetriebnahme eines Monitoringsystems erfordern. Ziel ist damit die Aufbereitung von Informationen zu Trockenrisiken und Trockengefährdung und deren Bereitstellung über ein Geoportal für eine breite Öffentlichkeit, insbesondere für die landwirtschaftliche Praxis, Beratung und Lehre.
Primäres Ziel des Projektes ist die Identifikation der so ermittelten kulturartenspezifischen Trockenheit und die Darstellung deren Intensität mit Hilfe eines GIS. Um möglichst zeitnahe Ergebnisse mit einen Ausblick in die unmittelbare Zukunft (einige Tage) generieren zu können, müssen aktuelle Wetterdaten bzw. Vorhersagedaten in das System einfließen. Geographische Karten sollen Auskunft darüber geben, wo und in welcher Intensität gerade Trockenheitsgefährdung herrscht und wie sich diese räumlich verändert.
Zusätzlich zu den aktuellen Wetterinformationen wird im Hintergrund mit Hilfe einer langjährigen Datenreihe die regionale Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Trockenheit ermittelt und in die Vorhersage mit einbezogen. Die für statistische Auswertungen notwendige Zeitreihe von räumlich aufbereiteten Wetterdaten umfasst zumindest eine Klimanormalperiode (30 Jahre). Diese mit hohem Aufwand herzustellende Datenbasis, ist nicht nur für das zu beantragende Projekt maßgeblich, sondern auch für andere Forschungsaktivitäten nutzbar. Die Erstellung eines derartigen Datenbestandes ist Sekundärziel des vorliegenden Projektes.
Der langjährige Datenbestand wird zusammen mit den Daten eines Klimaszenarios dafür verwendet, um mit dem im Projekt GT-Hartberg entwickelten Modell SpatialGRAM die Grünlanderträge über mehrere Klimanormalperioden zu berechnen. Ziel ist es, den Einfluss des Klimas bzw. von Klimatrends auf den Ertrag des österreichischen Wirtschaftsgrünlandes zu analysieren. Zusammen mit den langjährigen Wetterdaten lässt sich so die Vulnerabilität der verschiedenen Regionen Österreichs hinsichtlich landwirtschaftlicher Trockenheit erfassen und als Übersicht darstellen.
Die Aktivitäten des vorliegenden Projektes sind Teil der ACRP-Projekte AgroDroughtAustria und ADAPT-CATMILK und decken die dort angegebenen Eigenleistungsanteile ab. Ziel von AgroDroughtAustria ist die Schaffung einer wissenschaftlichen Basis für ein Trockenmonitoring- und Vorhersagesystem als Grundlage für eine operationelle Umsetzung. Aufgabe in ADAPT-CATMILK ist die Anwendung langjähriger Klimadaten zur Berechnung von Grünlanderträgen mit Hilfe des Schätzmodells SpatialGRAM. Über die in den beiden ACRP-Projekten durchzuführenden Tätigkeiten hinausgehend, werden im vorliegenden Projekt alle administrativen und technischen Maßnahmen umgesetzt, welche die Inbetriebnahme eines Monitoringsystems erfordern. Ziel ist damit die Aufbereitung von Informationen zu Trockenrisiken und Trockengefährdung und deren Bereitstellung über ein Geoportal für eine breite Öffentlichkeit, insbesondere für die landwirtschaftliche Praxis, Beratung und Lehre.
Praxisrelevanz
Für die Umsetzung eines Trockenmonitoring- und Vorhersagesystems werden lange Zeitreihen meteorologischer Parameter als räumlich aufbereitete Datensätze benötigt. Diese Daten stehen über die vorliegende Anwendung hinaus auch für künftige Projekte zur Verfügung, bei denen die räumliche Komponente der Klimainformation eine wichtige Rolle spielt. Forschungsprojekte mit den Themenschwerpunkten Klima und Landwirtschaft profitieren deshalb von dem hier erforderlichen hohen Aufwand der Datenaufbereitung.
Mit einem Informationssystem, das Trocken- und Hitzeperioden in ihrer Intensität und deren räumlichen Ausbreitung beschreibt, können Landwirte ihre Bewirtschaftungsmaßnahmen bei Auftreten von extremen Situationen zeitgerecht anpassen. Mit der regionalen und kulturangepassten Beschreibung von Trockenperioden besteht darüber hinaus ein objektives Informationssystem zur Verfügung, dass Grundlage für agrarpolitische Maßnahmen und Entscheidungen sein kann.
Die Untersuchung langjähriger Trends ermöglicht die Identifizierung und Bewertung von regionalen Trockenrisiken. Eine konkrete Anwendung dieser langjährigen Trends wird für die Kulturart Grünland vorgenommen. Mit Hilfe langjähriger Schätzungen der Grünlanderträge kann der Verlauf von klimatischen Einflüssen auf eine bestimmte, für den überwiegenden Teil Österreichs bestimmende Kulturart evaluiert werden. Die statistische Auswertung umfangreicher Datenreihen liefert die Grundlage für die Analyse von klimatisch bedingten Vulnerabilitäten der verschiedenen Regionen, eine Voraussetzung für die Umsetzung von regionsspezifischen Anpassungsstrategien.
Mit einem Informationssystem, das Trocken- und Hitzeperioden in ihrer Intensität und deren räumlichen Ausbreitung beschreibt, können Landwirte ihre Bewirtschaftungsmaßnahmen bei Auftreten von extremen Situationen zeitgerecht anpassen. Mit der regionalen und kulturangepassten Beschreibung von Trockenperioden besteht darüber hinaus ein objektives Informationssystem zur Verfügung, dass Grundlage für agrarpolitische Maßnahmen und Entscheidungen sein kann.
Die Untersuchung langjähriger Trends ermöglicht die Identifizierung und Bewertung von regionalen Trockenrisiken. Eine konkrete Anwendung dieser langjährigen Trends wird für die Kulturart Grünland vorgenommen. Mit Hilfe langjähriger Schätzungen der Grünlanderträge kann der Verlauf von klimatischen Einflüssen auf eine bestimmte, für den überwiegenden Teil Österreichs bestimmende Kulturart evaluiert werden. Die statistische Auswertung umfangreicher Datenreihen liefert die Grundlage für die Analyse von klimatisch bedingten Vulnerabilitäten der verschiedenen Regionen, eine Voraussetzung für die Umsetzung von regionsspezifischen Anpassungsstrategien.
Berichte
Kurzfassung
Agrarmeteorologische Parameter beschreiben die Wirkung der Witterung und des Klimas auf die Landwirtschaft, insbesondere auf den Pflanzenbau. Ausreichende Wasserversorgung und die für die unterschiedlichen Kulturen erforderlichen Temperaturen sind für die erfolgreiche Bewirtschaftung ebenso wichtig wie Bodenqualität und landwirtschaftliches Management. Der Einfluss des Wetters in einer Vegetationsperiode entscheidet somit maßgeblich über Erfolg und Misserfolg aller Aktivitäten des Landwirts rund um Anbau, Pflege und Ernte seiner Kulturen. Langfristige Veränderungen des Klimas und eine Zunahme von Extremereignissen wie Trockenheit, Hitze, Starkniederschläge, Hagel und Überflutungen stellen ein zunehmend größeres Risiko für die Landwirtschaft dar. Klimaszenarien gehen davon aus, dass es in den nächsten Jahrzehnten zu einer deutlichen Erhöhung der mittleren Temperaturen kommt. Zudem zeichnet sich in den Modellrechnungen ab, dass die regelmäßige Verteilung der Niederschläge innerhalb der Vegetationsperiode abnimmt. All dies führt in vielen Produktionsgebieten zu einer Verminderung der Wasserversorgung und damit zu witterungsbedingten Ertragseinbußen.
Das Projekt AgroMet-Monitor fasst verschiedene Forschungsansätze zum Themenbereich Klima und Klimaveränderung und deren Relevanz für die Landwirtschaft zusammen. In vier Teilbereichen wurden auf Basis von langjährigen Wetterdaten und Klimaszenarien Veränderungen von Erträgen, insbesondere jene im Grünland, der Vegetationsdauer und der Wasserversorgung für landwirtschaftliche Nutzflächen berechnet. Jeder dieser Teilbereiche in AgroMet-Monitor umfasst die Beteiligung der HBLFA Raumberg-Gumpenstein an Forschungsprojekten mit unterschiedlichen Kooperationspartnern. Es handelt sich dabei um Projekte des Austrian Climate Research Program (ACRP) und des BMLFUW.
In aufwendigen Rechenprozessen wurden verschiedene agrarmeteorologische Parameter für lange Zeitreihen in der Vergangenheit auf Basis von Wetterbeobachtungen sowie für zukünftige Perioden auf Basis von verschiedenen Klimaszenarien berechnet. Es handelt sich dabei um räumliche Datensätze, die in hoher Auflösung (500 Meter bzw. 1 Kilometer) für das gesamte Bundesgebiet und auf Tagesbasis erstellt wurden. Zur Bewältigung der großen Datenmenge bei den mehrere Jahrzehnte umfassenden Berechnungen auf Tagesbasis brauchte es effiziente und ressourcenschonende Algorithmen, die über mehrere Jahre hinweg entwickelt wurden.
Als Ergebnisse stehen lange Zeitreihen zur Beschreibung der Vegetationsperiode (Beginn, Ende und Dauer), der Bodenwasserverhältnisse, dem Auftreten von Trockenperioden und von Grünlanderträgen zur Verfügung. Die bereitgestellten Karten zeigen Risikoregionen für künftige negative Entwicklungen der klimatischen Standortvoraussetzungen und können für strategische Entscheidungen bzw. für die Entwicklung von regionalen Anpassungsstrategien in der Landwirtschaft genutzt werden. Für die Abschätzung von Dauer, Intensität und räumliche Ausbreitung aktueller Trockenperioden wurde ein operationell einsetzbares und über Internet abrufbares Trockenmonitoring entwickelt, mit dem auch eine kurzfristige Vorhersage möglich ist. Grundlage dafür bildet ein langjähriger räumlicher Datensatz, mit welchem die Regionen hinsichtlich ihrer Vulnerabilität gegenüber Trockenheit in Abhängigkeit der Kulturart statistisch beurteilt und mit der aktuellen Wettersituation verglichen werden. Für Grünland, Winterweizen, Mais und Zuckerrübe können Karten tagesaktuell abgefragt werden, welche agrarmetorologische Kennwerte sowie die nach Klassen gruppierte Intensität von Trockenheit und deren regionale Ausdehnung aufzeigen.